動態內存管理：malloc和free以及new和delete的聯系與區別

文章目錄

• 動態內存管理：malloc和free以及new和delete的聯系與區別
• • 一、 C／C++中程序內存區域劃分：
  • 二、C語言中動態分配內存管理方式：
  • 三、C++內存管理方式
  • 四、malloc／free與new／delete的區別：

一、 C／C++中程序內存區域劃分：

1. 內核空間：Linux系統對自身進行了劃分，一部分核心軟件獨立于普通應用程序，運行在較高的特權級別上，它們駐留在被保護的內存空間上，擁有訪問硬件設備的所有權限，Linux將此稱為內核空間。
2. 棧：又叫堆棧，非靜態局部變量和函數參數及返回值都在棧上存儲，棧是重上往下增長的。
3. 內存映射段：是高效的I/O映射方式，用于裝載一個共享的動態內存庫，用戶可以使用系統接口創建共享共享內存，做進程間通信，
4. 堆：用于程序運行時動態分配內存，堆是從下往上增長的。
5. 數據段：存儲靜態數據和全局變量。
6. 代碼段：可執行時的代碼和只讀常量。

具體如下圖：

二、C語言中動態分配內存管理方式：

• malloc：

• 原型：

void *malloc(int byte_size);

• 作用：動態開辟byte_size個字節的內存空間，不進行初始化，返回指向此內存的指針，此指針所指數據類型沒有確定，需要強轉。

舉例：

int *p=(int *)malloc(5*sizeof(int));

• 例解：動態開辟5*4=20個字節大小的空間，返回空間首地址指針并強轉為int *型后賦予指針變量p。

注意：malloc只開辟空間，不初始化，即只將此空間由未占用狀態變為已占用狀態，空間內存儲的具體數據未指定改變。函數返回值是空間首地址，上例中賦給了p變量。

• calloc：

• 原型：void *calloc(int n,int type_byte_size);

• 作用：動態開辟n*type_byte_size個字節，將每個字節均初始化為ascii碼0，返回指向此內存的指針，此指針所指數據類型沒有確定，需要強轉。

舉例：int *p=(int *)calloc(5,sizeof(int));

例解：動態開辟5*4=20個字節大小的空間，其中每個字節均賦初值0，返回空間首地址指針并強轉為int *型后賦予指針變量p。

• 注意：calloc在malloc的基礎上將空間按字節初始化為ascii碼0，且其參數有兩個，兩參數之積為空間總字節數。

realloc：

原型：

void *realloc(void *p,int byte_size);

• 作用：對空間進行調整，若p為空，則該函數與malloc相同
• 若p所指空間連續大小(單位字節)大于byte_size，則從首地址開始連續地擴充開辟p所指空間至byte_size字節，不對空間再次賦值，將空間地址指針返回；
• 若p所指空間連續大小小于byte_size，則新開辟byte_size字節大小的空間，將p指向的空間內的數據復制進新空間，之后釋放p所指空間（此時p為NULL），返回指向新空間的指針，此指針所指數據類型沒有確定，需要強轉。

舉例：

int *p=(int *)calloc(5,sizeof(int)); p =(int*)realloc(p,10*sizeof(int));

• 例解：首句中p為5*4=20字節的空間指針并按字節初始化為ascii碼0，(int*)強轉后才限定了指向空間的每個元素為int型。

• 后句將p所指空間擴充為10*4=40字節的空間指針，未對其二次賦值，故此時p[0]~p[4]為0，p[5]~p[9]未初始化。

注意：realloc的第一個參數必須是動態開辟的地址，不能是靜態定義的數組的地址，結構體數組也不行。

• free：
• C 庫函數 *void free(voidptr)** 釋放之前調用 calloc、malloc 或 realloc所分配的內存空間 。
• ptr-- 指針指向一個要釋放內存的內存塊，該內存塊之前是通過調用 malloc、calloc 或 realloc 進行分配內存的。如果傳遞的參數是一個空指針，則不會執行任何動作。
• 該函數不返回任何值

下面的實例演示了 free() 函數的用法:

#include <stdio.h>int main() { char *str; /* 最初的內存分配 */ str = (char *) malloc(15); strcpy(str, "jikexueyuan"); printf("String = %s, Address = %un", str, str); /* 重新分配內存 */ str = (char *) realloc(str, 25); strcat(str, ".com"); printf("String = %s, Address = %un", str, str); /* 釋放已分配的內存 */ free(str); return(0);}

讓我們編譯并運行上面的程序，這將產生以下結果：

String = jikexueyuan, Address = 355090448String = jikexueyuan.com, Address = 355090448

三、C++內存管理方式

• new／delete操作內置類型：

void Test() {// 動態申請一個int類型的空間int* ptr4 = new int;// 動態申請一個int類型的空間并初始化為10int* ptr5 = new int(10);// 動態申請10個int類型的空間int* ptr6 = new int[3];delete ptr4;delete ptr5;delete[] ptr6; }

注意：申請和釋放單個元素空間，使用new／delete操作符，申請和釋放連續元素空間，使用new[]／delete[]操作符。

• new／delete操作自定義類型：

class Test { public:Test(): _data(0){cout<<"Test():"<<this<<endl;}~Test(){cout<<"~Test():"<<this<<endl;} private:int _data; };void Test2() {// 申請單個Test類型的空間Test* p1 = (Test*)malloc(sizeof(Test));free(p1);// 申請10個Test類型的空間Test* p2 = (Test*)malloc(sizoef(Test) * 10);free(p2);} void Test2() {// 申請單個Test類型的對象Test* p1 = new Test;delete p1;// 申請10個Test類型的對象Test* p2 = new Test[10];delete[] p2; }

注意：在申請自定義類型空間時，new會調用類的構造函數，delete會調用類的析構函數，malloc和free不會調用。

• new和delete的實現原理：

• a、如果申請的是內置空間：

• 那么new／delete，malloc／free就沒有太大區別。

• 不同的地方主要有如果malloc申請空間失敗，則會返回NULL，所以在用之前要進行判空處理。

• 而new操作符申請空間時，如果失敗，就會優先進行調整，若沒有調整操作，就會拋出異常。

• b、如果申請的是自定義空間：

• new的原理為：

• 首先調用operator new函數申請一個空間，而operator new函數則采用循環的方式，用malloc來進行申請空間

• 若申請空間失敗，就會優先進行調整操作，直到申請成功，若沒有調整操作，就會拋出異常。

• 注意此時并沒有申請成功，只是相當于申請了以個大小相同的空間而已，此時該對象是不完整的

• 所以最后進行的操作是在申請的空間上執行類的構造函數，完成對象的構造。

• delete的原理為：

• 首先為了防止內存泄漏，在該空間上執行類的析構函數，完成對象資源清理工作，最后調用operator delete函數，釋放該對象的空間。

• new[N]的原理為：

• 調用operator new[] 函數，而在operator new[]中實際調用operator new函數完成對N個對象空間的申請操作，最后在申請的空間上執行N次構造函數，完成對N個對象的申請。

• delete[]原理為：

• 在申請的空間上執行N次析構函數，完成對N個對象的資源清理工作，最后在調用operator delete[] 函數，而在operator delete[]函數中實際調用operator delete函數完成對N個對象空間的釋放回收操作。

四、malloc／free與new／delete的區別：

malloc／freenew／delete

是標準庫內的函數	是關鍵字，不是函數
malloc申請的空間不會初始化	new出來的空間可以初始化
malloc申請空間時，需要手動計算申請空間的大小并傳遞	new不需要，只需在后面跟空間的類型
malloc的返回值為void*，所以在使用時要進行強轉操作	new后跟的就是空間的類型
malloc申請空間失敗會返回NULL，所以使用時需要判空	new申請空間失敗會拋出異常
在申請自定義空間時，malloc／free只負責開辟空間，和釋放空間，不會調用構造函數和析構函數	new會在申請空間后調用構造函數完成對象的初始化，delete會在釋放空間前調用析構函數完成資源清理工作。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的动态内存管理：malloc和free以及new和delete的联系与区别的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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